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摘要：深孔钻探采用绳索取芯技术能大大提高钻进效率和钻孔质量，并达到了优质孔的目标，取得了良好的经济和社会效益。本文从钻孔取芯技术措施、绳索取心钻具的结构原理、钻头的选择和使用和钻孔防斜措施四个方面进行了分析。
关键词：绳索取芯 技术 深孔钻探
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-567-01
一、钻孔取芯技术措施
（1）当打捞器接近内管总成时，要适当减速，以防捞矛头和打捞钩受到过大的冲击力而损坏，打捞器在冲洗液中的下降速度在1.5～2m/s，当打捞器落到内管总成上端时（在孔口能听到轻微的撞击声），即可开始缓慢提升。当内管总成提动之后，再按正常速度提升。此时，如果钻杆里有大量的冲洗液流出，说明已经打捞成功。否则应停止提升，重新打捞或提钻处理。
（2）提升钻具及打捞内管时，应及时向孔内回灌一定数量的冲洗液，避免因钻杆柱外的液面下降，造成钻杆柱内外之间压力差而使孔壁坍塌。
（3）当内管提升到地面后，從卡簧座或接头处卸开，从岩芯管取出岩芯。倒出岩芯时，用橡胶锤或木锤轻敲内管，切勿用铁器硬敲，以免内管产生凹坑，影响钻进时岩芯的进入，造成岩芯堵塞。取出岩芯后，要用水清洗和检查内管总成，重新组装起来以备待用。
（4）在正常水位时，将内管总成直接从孔口往钻杆内投入，然后接好机上钻杆，用冲洗液往下压送内管。泵压突然升高，表明内管总成已到位，可以开始钻进[2]。
（5）在严重漏失地层钻进时，应先往孔内注入冲洗液，等液面上升到正常位置后，再投放内管总成。如孔内无冲洗液或液面很低，应用打捞器将内管直接送入，以免内管撞坏钻具和钻头，造成事故。
（6）提钻时，应先打捞出内管总成以增大冲洗液的流通断面，减小抽吸作用和压力激动对孔壁的影响；下钻时，应同样先下外管，再下内管，以减小下降的冲击力，有利于孔壁的稳定。
二、绳索取心钻具的结构原理
（1）悬挂机构。悬挂机构是由内管总成中的2 3-悬挂环和外管总成中的24一座环组成。悬挂环的外径稍大于座环的内经（一般相差0.5-lmm），内管总成下放到外管总成中的弹卡室位置时，悬挂环落在座环上，使内管总成下端的卡簧座与钻头内台阶保持2-4mm的间隙，以防止损坏卡簧座和钻头，并保证内管的单动性能。
（2）内管保护机构。由8一滑动接头、9-键、10一弹簧等件组成内管保护机构（缓冲机构）。采取岩心时，拔断岩心的力使滑动接头压缩弹簧向下移动，内管及卡簧座随之下移至钻头内台阶上，从而拔断岩心的力由钻头传递到外管，以保护内管不受损坏。
（3）单动机构。由两付推力轴承构成单动机构，使内管在钻进时不旋转。
（4）调节机构。调节机构由14一调节螺母、15一接头、16-调节心轴组成。内外管组装在一起时，如果卡簧座与钻头内台阶之间的间隙不合适，则可以通过调节心轴和接头的相互移动进行调节，满足要求后用调节螺母锁紧，以防松动[1]。
（5）扶正机构。外管总成下部的25一扶正环，用于内管导向，使内外管保持同轴，便于岩矿心进入卡簧座和内管。
（6）打捞机构。打捞机构由内管总成的2-捞矛头、3一回收管和5一打捞钩等组成。捞取岩心时，链接在钢丝绳下端的打捞器在钻杆柱内下放到内管总成上端的打捞钩抓住捞矛头，开动绞车提升打捞器，捞矛头通过弹性销提拉回收管，回收管克服张簧的弹力向内压缩弹卡，使两片弹卡收拢，内管总成与外管总成脱离，从而可以捞出内管总成[3]。
（7）干孔送入机构。在钻进严重漏失地层或干孔时，为了避免投放内管总成因下降速度过快而撞坏内管总成和钻头，必须用打捞器把内管总成送到预定位置，然后使打捞器内管总成而提升上来，图1为其结构原理图。
图1 干孔送入机构
1捞矛头，2一弹簧销，3一弹簧，4一限位5-释放钩座，6一弹簧销，7释放钩，8一弹簧，9一轴销，10一外架
三、钻头的选择和使用
（1）根据该孔的施工经验，不同的层位选用不同级别的钻头（包括胎体硬度、金刚石粒度和强度、唇部形状、水口形式、镶焊形式等），以提高钻头的寿命，延长提钻间隔时间，减少提钻次数，增加纯钻时间，提高钻进工作效率；
（2）钻头选好后，同一批钻头要量好内外径排队使用，其原则是：先用外径大的钻头，后用外径小的钻头，外径相同，先用内径小的钻头，后用内径大的钻头，以免因更换钻头后孔底工作环境不同而发生意外；
（3）每次更换钻头，不论新旧，都存在下井钻头与原孔底形状相吻合的过程，因此每次换钻头都必须轻压慢转5～10min，再以正常参数钻进；要实行岗位责任制，各行其事，加强对机械和钻具检查，保证钻机、水泵、柴油机等工作正常，发现问题及时处理，对下井钻具、提引器具要严格检查，不合格者，绝不将就使用；
（4）要正确掌握更换钻头时间，在岩层相同、工艺参数相同、无岩芯堵塞的情况下，如果回次进尺逐渐变慢，与前一个钻头提钻间隔比较时间和进尺接近，则可考虑提钻，不可加大压力，盲目追求进尺，使钻头损坏，井径变小，给下个回次带来影响[5]；
（5）要详细研究换下的旧钻头，观察岩芯和钻头唇部变相，从而判断压力、泵量、转数等技术参数是否合理，判定所用钻头是否适合钻进该岩层，从而决定下一个回次选择使用哪种钻头，是否要改变钻进参数等。
四、钻孔防斜措施
由于钻孔较深，预防钻孔发生偏斜也是一项重要的技术工作，主要结合现场实际情况，采取以下措施：
（1）钻机安装要水平、牢固，地基要平整、坚实，方位角及倾角要在现场业主地质人员确认的情况下符合设计要求，开孔钻进时，要经常检查天车中轴线与孔口中心线是否一致。 （2）开孔孔段钻进，机上钻杆不宜过长，应尽量减少钻具的摆动对钻孔孔口的影响。
（3）随钻进深度的增加，应加大岩芯管（内管）的长度，一般可以增加到6～12m。
（4）钻进过程遇破碎层、松散层时，杜绝使用过大钻压和转速，对钻进速度要控制在一定范围内，必要时要减压钻进，防止钻具走偏。
（5）注意钻进过程中换层，无论地层由软变硬还是由硬变软，无论是由完整变破碎还是由破碎变完整，均按要求减压、减速钻进，一旦换层，要把钻头适当提起一定高度，反复钻扫，通过上部孔径的导正，使钻头在新的岩层界面时，保持钻孔不因地层变化发生偏斜。
（6）降管时，钻杆提引器要拧紧，降下速度要适当控制，遇到换径处，井内掉块、探头石、溶洞、脱落岩芯和有缩径现象的孔段，降下速度要慢，井口夹持器等工作要灵活可靠，防止跑管事故发生[4]；
（7）现场加强技术管理工作，对遇到的问题要及时进行分析研究，对钻进过程中每隔一定距离进行测斜，以便及时掌握钻孔孔斜变化情况，及时应对处理。操作者要精力集中、注意进尺快慢、返水情况、返水颜色变化，注意钻机运转声音，泵压变化，发现异常情况及时处理，处理无效要果断停止钻进，查找原因，采取措施。
五、结论
绳索取芯技术在深孔钻探中应用提高了钻探效率，降低了人工劳动强度；合理的钻孔结构保证了钻进的顺利进行。深孔钻进必须对钻孔结构进行优化设计，合理的钻孔结构是保证钻孔顺利完成的前提。孔斜控制技术等多手段配合钻进，一定能够快捷、高质量完成钻孔。
参考文献：
[1]王定奎。 绳索取芯金刚石钻进在石灰岩矿区中的应用[J]。 西部探矿工程，2012，（12）。
[2]赵庆彬，耿铁鑫，秦伟，李任翔。 绳索取芯技術在低煤阶煤层气井钻井施工中的应用[J]。 中国煤层气，2012，（5）。
[3]林华虎，甘杰，林大明。 绳索取芯钻进技术在水利水电超深孔钻探中的应用[J]。 水利水电工程设计，2012，（2）。
[4]毕克勇，王熙贺，杨飞，迟令远。 超深孔Y75S绳索取芯钻具的研制[J]。 西部探矿工程，2012，（2）。
[5]吴旭东。 绳索取芯技术经济效益及应用问题探讨[J]。 科技信息，2012，（4）。
关键词：绳索取芯 技术 深孔钻探
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-567-01
一、钻孔取芯技术措施
（1）当打捞器接近内管总成时，要适当减速，以防捞矛头和打捞钩受到过大的冲击力而损坏，打捞器在冲洗液中的下降速度在1.5～2m/s，当打捞器落到内管总成上端时（在孔口能听到轻微的撞击声），即可开始缓慢提升。当内管总成提动之后，再按正常速度提升。此时，如果钻杆里有大量的冲洗液流出，说明已经打捞成功。否则应停止提升，重新打捞或提钻处理。
（2）提升钻具及打捞内管时，应及时向孔内回灌一定数量的冲洗液，避免因钻杆柱外的液面下降，造成钻杆柱内外之间压力差而使孔壁坍塌。
（3）当内管提升到地面后，從卡簧座或接头处卸开，从岩芯管取出岩芯。倒出岩芯时，用橡胶锤或木锤轻敲内管，切勿用铁器硬敲，以免内管产生凹坑，影响钻进时岩芯的进入，造成岩芯堵塞。取出岩芯后，要用水清洗和检查内管总成，重新组装起来以备待用。
（4）在正常水位时，将内管总成直接从孔口往钻杆内投入，然后接好机上钻杆，用冲洗液往下压送内管。泵压突然升高，表明内管总成已到位，可以开始钻进[2]。
（5）在严重漏失地层钻进时，应先往孔内注入冲洗液，等液面上升到正常位置后，再投放内管总成。如孔内无冲洗液或液面很低，应用打捞器将内管直接送入，以免内管撞坏钻具和钻头，造成事故。
（6）提钻时，应先打捞出内管总成以增大冲洗液的流通断面，减小抽吸作用和压力激动对孔壁的影响；下钻时，应同样先下外管，再下内管，以减小下降的冲击力，有利于孔壁的稳定。
二、绳索取心钻具的结构原理
（1）悬挂机构。悬挂机构是由内管总成中的2 3-悬挂环和外管总成中的24一座环组成。悬挂环的外径稍大于座环的内经（一般相差0.5-lmm），内管总成下放到外管总成中的弹卡室位置时，悬挂环落在座环上，使内管总成下端的卡簧座与钻头内台阶保持2-4mm的间隙，以防止损坏卡簧座和钻头，并保证内管的单动性能。
（2）内管保护机构。由8一滑动接头、9-键、10一弹簧等件组成内管保护机构（缓冲机构）。采取岩心时，拔断岩心的力使滑动接头压缩弹簧向下移动，内管及卡簧座随之下移至钻头内台阶上，从而拔断岩心的力由钻头传递到外管，以保护内管不受损坏。
（3）单动机构。由两付推力轴承构成单动机构，使内管在钻进时不旋转。
（4）调节机构。调节机构由14一调节螺母、15一接头、16-调节心轴组成。内外管组装在一起时，如果卡簧座与钻头内台阶之间的间隙不合适，则可以通过调节心轴和接头的相互移动进行调节，满足要求后用调节螺母锁紧，以防松动[1]。
（5）扶正机构。外管总成下部的25一扶正环，用于内管导向，使内外管保持同轴，便于岩矿心进入卡簧座和内管。
（6）打捞机构。打捞机构由内管总成的2-捞矛头、3一回收管和5一打捞钩等组成。捞取岩心时，链接在钢丝绳下端的打捞器在钻杆柱内下放到内管总成上端的打捞钩抓住捞矛头，开动绞车提升打捞器，捞矛头通过弹性销提拉回收管，回收管克服张簧的弹力向内压缩弹卡，使两片弹卡收拢，内管总成与外管总成脱离，从而可以捞出内管总成[3]。
（7）干孔送入机构。在钻进严重漏失地层或干孔时，为了避免投放内管总成因下降速度过快而撞坏内管总成和钻头，必须用打捞器把内管总成送到预定位置，然后使打捞器内管总成而提升上来，图1为其结构原理图。
图1 干孔送入机构
1捞矛头，2一弹簧销，3一弹簧，4一限位5-释放钩座，6一弹簧销，7释放钩，8一弹簧，9一轴销，10一外架
三、钻头的选择和使用
（1）根据该孔的施工经验，不同的层位选用不同级别的钻头（包括胎体硬度、金刚石粒度和强度、唇部形状、水口形式、镶焊形式等），以提高钻头的寿命，延长提钻间隔时间，减少提钻次数，增加纯钻时间，提高钻进工作效率；
（2）钻头选好后，同一批钻头要量好内外径排队使用，其原则是：先用外径大的钻头，后用外径小的钻头，外径相同，先用内径小的钻头，后用内径大的钻头，以免因更换钻头后孔底工作环境不同而发生意外；
（3）每次更换钻头，不论新旧，都存在下井钻头与原孔底形状相吻合的过程，因此每次换钻头都必须轻压慢转5～10min，再以正常参数钻进；要实行岗位责任制，各行其事，加强对机械和钻具检查，保证钻机、水泵、柴油机等工作正常，发现问题及时处理，对下井钻具、提引器具要严格检查，不合格者，绝不将就使用；
（4）要正确掌握更换钻头时间，在岩层相同、工艺参数相同、无岩芯堵塞的情况下，如果回次进尺逐渐变慢，与前一个钻头提钻间隔比较时间和进尺接近，则可考虑提钻，不可加大压力，盲目追求进尺，使钻头损坏，井径变小，给下个回次带来影响[5]；
（5）要详细研究换下的旧钻头，观察岩芯和钻头唇部变相，从而判断压力、泵量、转数等技术参数是否合理，判定所用钻头是否适合钻进该岩层，从而决定下一个回次选择使用哪种钻头，是否要改变钻进参数等。
四、钻孔防斜措施
由于钻孔较深，预防钻孔发生偏斜也是一项重要的技术工作，主要结合现场实际情况，采取以下措施：
（1）钻机安装要水平、牢固，地基要平整、坚实，方位角及倾角要在现场业主地质人员确认的情况下符合设计要求，开孔钻进时，要经常检查天车中轴线与孔口中心线是否一致。 （2）开孔孔段钻进，机上钻杆不宜过长，应尽量减少钻具的摆动对钻孔孔口的影响。
（3）随钻进深度的增加，应加大岩芯管（内管）的长度，一般可以增加到6～12m。
（4）钻进过程遇破碎层、松散层时，杜绝使用过大钻压和转速，对钻进速度要控制在一定范围内，必要时要减压钻进，防止钻具走偏。
（5）注意钻进过程中换层，无论地层由软变硬还是由硬变软，无论是由完整变破碎还是由破碎变完整，均按要求减压、减速钻进，一旦换层，要把钻头适当提起一定高度，反复钻扫，通过上部孔径的导正，使钻头在新的岩层界面时，保持钻孔不因地层变化发生偏斜。
（6）降管时，钻杆提引器要拧紧，降下速度要适当控制，遇到换径处，井内掉块、探头石、溶洞、脱落岩芯和有缩径现象的孔段，降下速度要慢，井口夹持器等工作要灵活可靠，防止跑管事故发生[4]；
（7）现场加强技术管理工作，对遇到的问题要及时进行分析研究，对钻进过程中每隔一定距离进行测斜，以便及时掌握钻孔孔斜变化情况，及时应对处理。操作者要精力集中、注意进尺快慢、返水情况、返水颜色变化，注意钻机运转声音，泵压变化，发现异常情况及时处理，处理无效要果断停止钻进，查找原因，采取措施。
五、结论
绳索取芯技术在深孔钻探中应用提高了钻探效率，降低了人工劳动强度；合理的钻孔结构保证了钻进的顺利进行。深孔钻进必须对钻孔结构进行优化设计，合理的钻孔结构是保证钻孔顺利完成的前提。孔斜控制技术等多手段配合钻进，一定能够快捷、高质量完成钻孔。
参考文献：
[1]王定奎。 绳索取芯金刚石钻进在石灰岩矿区中的应用[J]。 西部探矿工程，2012，（12）。
[2]赵庆彬，耿铁鑫，秦伟，李任翔。 绳索取芯技術在低煤阶煤层气井钻井施工中的应用[J]。 中国煤层气，2012，（5）。
[3]林华虎，甘杰，林大明。 绳索取芯钻进技术在水利水电超深孔钻探中的应用[J]。 水利水电工程设计，2012，（2）。
[4]毕克勇，王熙贺，杨飞，迟令远。 超深孔Y75S绳索取芯钻具的研制[J]。 西部探矿工程，2012，（2）。
[5]吴旭东。 绳索取芯技术经济效益及应用问题探讨[J]。 科技信息，2012，（4）。